建筑业步入3D打印元年

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　商用推广待上路

　　光环与质疑并存的全球首批3d打印建筑，究竟会给行业带来怎样的变革？

　　东地产 报道

　　3D打印正在改变建筑业。

　　整个4月， “3D打印狂人” 马义和处于高度繁忙状态，络绎不绝的访客，批量探讨合作的潜在伙伴，排满日程的嘉宾发言……

　　3月30日，马义和旗下公司出品的“全球首批3D打印实用建筑”亮相上海（楼盘）青浦张江高新园区，一时间舆论哗然。

　　台下十年功

　　从外表看，这10栋建筑并无特别之处。建筑均是毛坯房，最大的一幢两层别墅长10米、宽6米、高4米。引发了行业的广泛关注。然而，针对这些3D打印建筑，各界的质问也纷至沓来。大多数人的第一反映是：“不相信！”

　　最先做出反映的是万科董事长王石。“万科三年后将3D打印出房子。”今年4月万科的一次讲坛上，王石如是说。

　　“各个国家有不同的技术，有不同先进的地方，我们要做一个整合，才能把这个东西做出来。”上海盈创装饰设计工程有限公司长马义和告诉《东地产财经周刊》（以下简称“《东地产》”，微信号：dongdichan）。

　　不过，马义和的3D打印建筑并非一日之功。

　　盈创成立至今20余年，创业之初主要生产建筑装饰用品。12年前，3D打印才“18岁”，大多数中国人还没有听说过“3D打印”这个词。盈创创始人马义和在这一年开始研究3D打印技术。

　　“没有甜过”是马义和对这12年的感受。12年间，马义和游走过五六十个国家，在全世界各个领域寻求技术合作。

　　被问及是否12年前就计划用3D打印机打印建筑时，马义和称：“刚好我们是做建材的，那时我们下定决心用先进的方法来做建材和建筑。当时我们先从建材开始，先用3D技术建造我们的GRG、SRC、各种异型的装饰构件，最后我们才一步步走到3D打印建筑这条路上。”

　　“12年前也没有想到今天能在3D建筑方面领先全球。当时只是想，大家都只是用很传统的方法造房子，大量造房对现场环境的破坏很大，粉尘很大，浪费很严重，品质也难以保证。像汽车、飞机那么复杂，也可以用机械的方法来做，房子应该是很简单的东西，为什么不能用机械设备来做？”

　　“房子打出来时没有特别大的感受，因为天天面对失败，偶尔有一个进步的成功。这种喜悦和失败是每天都面临的事情，当我们打印出房子，我们也觉得很正常。我们做了这么多年，应该出来。”面对赞许和质疑，马义和说。

　　“油墨”胜负手

　　马义和及其团队12年研究的核心是油墨。

　　3D打印的基本动作是“XYZ”，就像蛋糕师用奶油装饰蛋糕一样，3D打印机按照“XYZ”的路线将“油墨”浇到规定区域即可。难的是“油墨”本身。

　　上海交通大学土木工程系陈兵教授向《东地产》评价“油墨”的重要性：“在建造过程中，油墨的凝结硬化性能影响房屋最后的力学性能，打印好了油墨后期要作为一种受力的材料，所以不管是建造过程还是使用过程，房屋的质量很大程度取决于油墨的质量。”

　　“混凝土是具有流动性的。油墨是液态的，自凝固的，靠它自身能凝固下来的。我们需要低成本、高强度，能够满足我们建筑自身要求的。它一层层打，能流动，但又不能塌下去，那就是我们油墨的建筑要求。”

　　除了油墨本身，油墨的供应系统也非常重要。打印时，油墨干太快会导致上下层无法连起来，太慢则会导致整个建筑无法“立”起来，会坍塌。

　　如今的马义和深喑油墨之道。

　　“所以整个要计算的非常精确。油墨供应上去，这一层的凝结时间和另一层的相互粘在一起的时间必须计算地非常准确。这整个供料系统和油墨的凝结时间、3D打印每层堆积的时间都要对的上。有一样对不上，这个房子就报废了。这就是对它的要求。我们12年就是研究这个东西，那我们现在可以随心所欲地打印。我们想扩大产量，就做一台机器。”

　　三大颠覆

　　马义和向《东地产》列举了3D打印对于建筑行业的三大改变：打印异型建筑、减少建筑成本、环保节能。

　　传统的建造方法是用砖头一层层堆积，砖头可以变换大小，但是房屋整体的形状变化还是非常有限。

　　“3D打印首先是一个数字化制造，一个曲面的墙，双曲的墙，都可以随心所欲地去做。”马义和介绍，“我们和国外很多建筑师都有合作。比如说扎哈·扎哈·哈迪德（英国建筑师）、保罗·安德鲁（法国设计师，中国国家大剧院设计师）。很多国外的大师，都是盈创在为他们实现他们的设计理念，别人无法实现的东西。这就是这项技术带来的好处。”

　　减少建筑成本是另一个方面。盈创3D打印的墙体都为空心，相比传统的建筑方式，可节省50%-60%的材料。

　　传统建造经常需要改变原材料的形状，产生大量建筑垃圾。3D打印采用“增材制作”的方式，逐层打印建筑，避免了建筑垃圾的产生。此外，建筑垃圾、尾矿石，可经过处理填入空心墙体中。不过如何将建筑垃圾、尾矿石做成填充物，如何做到完全环保，尚待研究和鉴定。

　　“还有一个好处是不会偷工减料。一个技术好的工人和一个技术差的工人，一个负责人的工人和一个不负责任的工人，造出来的房子品质是不一样的。但是机械制造出来的房子，是一样的。而且可节约80%左右的人工。”

　　节能环保则是另一个效应。“我当初研发这个技术，坚持12年，梦想是让我们的建筑更加节能环保，这对我们环境的贡献是非常大。我认为中国现在建筑环境能耗带给我们这么大的问题，包括雾霾，只有这项技术可以解决。如果这项技术被我们所有的老百姓和官员重视的话，我们的雾霾没有了，天蓝了，多好啊。”

　　现在3D打印可以节省50%-60%的建筑耗材，而这也仅仅是环保的第一步。

　　高楼层困惑

　　然而，对于3D打印建筑的推广应用，目前各界颇多疑虑。

　　3D答应能否造高楼大厦？马义和对此胸有成竹：“现在，不管高的还是矮的建筑，我们都可以做到。”

　　“国外也有人想做3D打印的，用沙子配成胶，一层层打印上去，旁边再用沙子做支撑，那高层建筑怎么做？没有理由做。我们的混凝土比传统的混凝土强度更高，更好，更绿色环保。可以建造高楼。”

　　不过对于建造高楼大厦，在材料方面，学术界则相对谨慎。

　　陈兵认为：“别墅与高层房屋的受力结构有非常大的区别。别墅一般三到四层，无论是水平还是竖向荷载都比较小，对于材料的承受荷载的能力要求低，一般认为可以满足要求，可以通过空间设计来实现的。而对于大跨度结构或者是高层结构，因为其空间体量大，所受荷载水平高，所以对材料的要求也高。另外怎么制造加工打印大型构件的打印机也是一个问题。所以，通过增材制造技术来建造高楼不论是材料层面还是技术层面都是不成熟的，那么，未来即使有可能，用3D打印技术建造高层房屋也是有很长的一条路需要走。”

　　此外，就目前来说，材料是3D房屋的一个瓶颈，所以将来重要的任务也是如何开发新材料。结构受材料的影响，对于不同的材料，其结构形式有可能有很大的差别。

　　耐久性疑问

　　对于3D打印建筑，首当其冲的争议点在于建筑的耐久性。

　　3D打印的房子能坚持5-10年吗？

　　陈兵告诉《东地产》：影响建筑物耐久性有两方面的因素，一是承受过大荷载下破坏，二是由于材料的“老化”。所以不考虑到一些偶遇荷载下房屋的破坏，房屋的耐久性取决于材料的耐久性，也就是说房子能盖起来，正常使用下坚持5-10年或者更久是没有问题的。3D打印也是用现有的材料，而且材料可能更单一，所以房屋的加固也可以利用现有的技术，没有很大的区别。问题在于如果单纯用混凝土来建造房屋的话其延性较差。结构的安全冗余度及突发荷载下的预兆能力可能不够。

　　另一个普遍的疑问是：3D打印机一定要比所造的房屋大吗？有没有可能用身材较小的3D打印机打打造大房子呢？

　　对此，陈兵认为：3D打印唯一移动的就是打印喷头，所以只要碰头的活动度够而且喷头够长的话，并不需要太大体积的打印机，但毕竟是打印房屋，所以身材太小也不太可能实现。另外一种可能是通过体积小的打印机打出所有的房屋构件后，再把他们组装在一起。就是现在大部分打印房屋采用的形式。

　　而3D打印建筑会否带来房价下降，则又一个普遍的疑问。

　　“整体算下来肯定会，我们的目标是为了更多的老百姓买得起更多的房子，不光是我们品质更好，更环保，造价也要更低。因为我们材料省了，人工省了，很多东西加起来也就省了。”马义和如是说。

　　不过也有业界人士认为，影响房价的因素众多，科技的改变可以减少建筑成本，但不能扩大中心城市的土地。房价会不会降？还得综合来看。

　　商用前景

　　对于3D打印的未来，马义和做了一番畅想：“五年后普及。谁先去做，谁受益。未来建筑如果不使用这项技术，第一不环保，第二房屋品质差，老百姓不会买，那就没有市场。”

　　不过马义和所说的主要是建筑制造商对3D打印机的使用，普通老百姓要打造自己的3D打印房，还有很长的路要走。

　　大众有一天能自己打造3D打印房吗？专家表示了审慎乐观。

　　在陈兵看来，一样东西想要世界范围内的普及，必定具备一些特质：“一是必需品，如我们的食物，手机，电脑；二是成为一种潮流，像苹果手机。毕竟3D不像电脑一样，已经成为人们的必要的工具，也不是一种消费潮流。所以并没有人人都去购买3D打印机这样的一种激励。那么作为一些需要用到3D打印的行业，比如说设计院、医疗行业、学校等，这些单位普及有很大的空间。”

　　具体到建筑业，陈兵认为建筑行业是一个传统行业，有着一套完整的建筑规范和知识体系，需要比较专业的知识，而一般的大众并不具备这样的行业素质，所以即使有可能房屋在安全性方面也是很难有保障的。

　　“3D房屋的个性化空间也是有的，也许以后有专门从事的3D打印的房屋公司，那么我们也可能根据自己的喜好设计房屋空间，让专门机构去设计结构。”陈兵说。